专利名称：：流体动力轴承装置和包括该装置的电机的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种通过形成在轴承间隙内的流体膜支撑旋转件的流体动力轴承装置，还涉及一种含有该装置的电机。该种类型的轴承装置适合应用于信息装置，例如磁盘驱动单元(例如HDD)、光盘驱动单元(例如ioCD-ROM，CD-R/RW，DVD-ROM/RAM)、磁光盘驱动单元(例如MD和MO)的主轴电机，激光印刷机(LBP)的多边扫描电机，投影仪的辊轮，或者电动机器和装置(例如轴流式风机的小电机)。
背景技术：
：15上面各种类型的电机对更高的速度、更低的成本、更小的噪声等，以及转动精度等提出了要求。决定这些需求的性能的部件之一是支撑所述电机的主轴的轴承。近年来，对于上面所需的性能具有优异特性流体动力轴承的使用已经被人考虑到，或者实际上已经在使用。20另外，包含在树脂合成物中的碳纤维的量优选是10至35voP/。，从而使得由添加上面碳纤维所产生的附加效应(加强效应、增加的导电性、增加的尺寸稳定性)可以被充分地证明，并且同时可以保证作为树脂合成物30的流动性(低熔融粘度)。满足上面条件的无机化合物的具体例子包括硼酸铝化合物，氧化钛，io氧化锌等等。这些当中，硼酸铝化合物特别优选地使用。另外，这些无机化合物中的一些是纤维状的或者粉末装的，并且考虑对外壳的强化效应，纤维状的特别是须状的那些是优选的。20可选择地，另一种可能的轴承装置，除了轴部件和支架之外，还包括轴承件，该轴承件的内圆周表面在其自身和所述轴部件的外圆周表面之间形成径向轴承间隙，并且在其外圆周表面上形成有粘结固定面。在这种情况下，上述具有粘结固定表面的部件与轴承件相对应。毂部9是由金属或者树脂构成，并由覆盖外壳7的开口侧(顶侧)的盘形部9a、从盘形部9a的外圆周沿轴向方向向下延伸的圆筒部9b，以及15设置在圆筒部9b的外周上的盘安装面9c和边缘(brim)9d构成。盘(未显示)配合在盘形部9a的外围，并且安装在盘安装面9c上。盘通过合适的保持装置(例如夹子)(未显示)保持在毂部9上。其直径朝着顶部逐渐增大的锥形密封面7d形成在外壳7的外周。该锥形密封面7d形成了环形密封空间S，该环形密封空间的径向尺寸从外壳730的密封侧(底侧)朝向开口侧(顶侧)在自身和圆筒部9b的内圆周表面9M之间逐渐减小。当轴2和毂部9处于旋转时，该密封空间S与第一轴向轴承部T1的轴向轴承间隙的外直径侧连通。此时，考虑到可加工性、特别是固化速度和除气特性，在内圆周表面6a和粘结固定面7e之间的粘结固定中，使用例如紫外线可固化粘结剂，io厌氧性粘结剂或者环氧基粘结剂。紫外线可固化粘结剂的特别例子包括由ThreeBond有限公司制造的3000系列。环氧基粘结剂包括也是由ThreeBond有限公司制造的2200系列。另外，形成外壳7和支架6的材料选择为，使得通过把外壳7的线膨胀系数除以支架6的线膨胀系数得到的值不小于0.5，但是不大于2.0。15只要使用在上面例子中所示的基础树脂(例如LCP，PPS，PEEK的结晶树脂)，可以形成对于上面提到的抗油性、除气特性、水吸收特性和抗热性方面都具有优异表现的外壳7。另外，在上面的结晶树脂中，聚苯硫io醚(PPS)比其它的树脂成本更低，在模制过程中在流动性(融化粘性)上表现卓越。因此，对于该种类型的外壳7特别适合做基础树脂。另外，作为填充剂的碳纤维的添加可以极大地加强外壳7，并且抑制io外壳7随着温度变化的径向尺寸的变化，从而获得高的尺寸稳定性。这可以实现精确地形成轴向轴承面7a的液动力槽7al，并且在使用过程中高精度地控制第一轴向轴承部Tl的轴向轴承间隙。另外，通过将碳纤维添加到基础树脂，碳纤维显现出高导电性，因此这使得外壳7具有足够的导电性(例如，体积电阻率1.0X106Q'cm或者更小)。因此，在使用过程中15在盘内积累的静电荷可以通过转动件3和外壳7(在一些情况还通过轴承套8)分散到地面侧元件(支架6等)。25(1)当熔化的树脂被揉合和注模时，碳纤维被切割并且它们的纤维长度变得更短。当纤维长度变短进行时，强度、导电性和其它特性会变得明显，并且满足这些所需的特性变得困难。因此，考虑到在模制的过程中的断开，添加到树脂的碳纤维优选是相当长的纤维，特别地，具有平均长度为10(^m或者更大、更优选是lmm或者更大的碳纤维期望被使用。(2)30相反，在注模步骤中，在模子内固化的树脂有时被收回，重新熔化，然后与新的树脂合成物揉合，进行再利用(再循环)。在这种情况下，由于纤维的部分被反复循环利用，当初始纤维长度太长时，由于再循环相关的切割作用，因此纤维比它们的初始纤维长度变得明显更短，树脂合成物的特性(降低的熔融粘度等)变化变得明显。为了使该种特性变化最小化，纤5维长度越小越好。更具体地，期望的是设置平均纤维长度为500pm或者更小(优选是300pm或者更小)。可选择地，通过使得用作径向轴承面的轴承套8的内圆周表面8a为完美(完全)圆形形状的内圆周表面，而不设置作为液动力压力产生部的液25动力槽或者设置的弓形面，并且利用该内圆周表面和轴2的相对的完美(完全)圆形的外圆周表面2a，可以构成所谓的圆形轴承。io为了揭示本发明的优点，外壳模拟测试件和支架模拟测试件由多种具有不同线性膨胀系数制备，并且执行对于用于液体动力轴承装置的外壳所需特性(包括在外壳和支架之间的粘结强度)的评估。五种类型的金属材料和三种类型的树脂材料被用于上面测试件的材料。线性聚苯硫醚(PPS)被用作所有的树脂合成物的基础树脂。另外，碳纤维和无机化合物被用作15过填充剂。上述材料的构成比率和化合比率(配比)如在图8中显示。，(3)环磨损深度[nm]，(4)io滑动接触材料的磨损深度[pm]，和(5)粘结强度[N]。这些当中，对外壳模拟测试件和支架模拟测试件都进行(0)线性膨胀系数的比率和(5)粘结强度的评估，而对外壳模拟测试件进行(1)离子的不溶解性到(4)滑动接触材料的磨损深度的评估。每个评估项目的评估方法(测量评估项目值的方法)和用于判断是否可以接受的标准在下面显示。15-(外壳模拟测试件的线性膨胀系数)/(支架模拟测试件的线性膨胀系数)5(1)离子的不溶解性从由具有如图8中所示的成分比的材料形成的杯形测试件中的各种离子的洗提的存在或者缺失通过离子色谱法来确定。具体的程序显示如下。(a)预定量的超纯水注入到空的烧杯，且表面预先被超纯水充分清洗的上述测试件被放进烧杯内。(b)上面的烧杯被设置在加热到80°C的恒定io温度的烤箱内一个小时，包含在表面和测试件内部的离子被洗提进超纯水内。相比之下，没有测试件放置并且只有纯水倒入的烧杯被类似地被设置在加热到80°C的恒定温度的烤箱内一个小时，并用作坯件。(c)放有在上面获取的测试件的超纯水内所包含的离子量由离子色谱法确定(测量值A)。包含在坯件中的离子量用类似的方法单独确定(测量值B)。(d)测15量值B从测量值A中减去，以确定离子洗提的存在或缺失。对于判断是否可以接受的标准，离子可以利用通常用在离子色谱法中的列(column)来分析，该离子被用作可检测的离子(参考下面的表l)。如果下表中列出的离子没有检测到，测试件认为是可以接受的(良好)，如果检测到这种离子，测试件认为是不可以接受的(差)。20[表1]要检测的离子表<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>-(2)体积电阻率[&cm]测量是根据JISK7194通过四探针方法利用由具有图8中所示的成分比的材料形成的测试件来执行的。作为用于判断是否可接受的标准，1.0Xl(^Q'cm或者更小被认为是可接受的(良好)，而大于1.0X106Qxm的值判断为不可接受的(差)。(3)环磨损深度Qmi]，以及5(4)滑动接触材料的磨损深度[pm]通过环置盘上测试(ring-on-disktest)来执行测量，其中由具有图8中所示的成分比的材料所形成的环形测试件的盘侧在测试件以预定的载荷推靠在润滑油内的盘形滑动接触材料的状态下旋转。具体地，使用的环形测试件大小为(p21mm(夕卜径)Xcpl7mm(内径)X3mm(厚度)。另外，io由SUS420制造的具有表面粗糙度Ra为0.04pm，大小为(p33mm(直径)X5mm(厚度)的盘材料作为滑动接触材料。用作合成双酯润滑油(diesteroil)的润滑油为壬二酸二-2-乙基己酯(di(2-ethylhexyl)azelate)。该润滑油的动态粘性在40。C时为10.7mm2/s。在环置盘上测试过程中，滑动接触材料靠在测试件的接触压力为0.25MPa，转速(圆周速度)为1.4m/min，测15试时间是14小时，并且油温为SO。C。用于判断是否可以接受的标准如下.-对于环磨损深度，3pm或者更小的值判定为可以接受的(良好)，而比3pm大的值判定为不可以接受的(差)。对于滑动接触材料的磨损深度，2|_im或者更小的值判定为可以接受的(良好)，而比2pm高的值判定为不可以接受的(差)。20(5)粘结强度[N]模拟外壳的杯形测试件<1>通过利用如图8所示的成分比的材料配制。结构和尺寸与为测试(0)线性膨胀系数的比率而制备的杯形测试件一样。由炮铜制作的衬套压配合到外壳模拟测试件<1>的内周上，以防止当被抽出(下面将进行说明)时，测试件<1>变形。同时，尺寸为(p20mmXcpl0mm25X10mm的支架模拟测试件<2>由图8所示的材料制作，在每个这些测试件<2>的中心钻孔，该孔的内径大小被确定为使得在测试件<2>和测试件<1>之间的粘结间隙在直径间隙中为25pm。测试件<1>和<2>充分地去除油污。对于根据图8中的成分比No.6至8的测试件<1>，在它们的粘结表面(测试件<1>的外圆周表面)上涂覆底层涂料(primer)。另外，厌氧性30的粘结剂应用(涂敷)在所有测试件<2>的粘结表面(当测时间<1>被插进测试件<2>时，测试件<2>的面向测试件<1>的表面)。测试件<1>然后被插入测试件<2>，并且在90。C的温度加热一个小时而固化。由ThreeBond有限公司制造的"TB1359D"用作厌氧性粘结剂，而由ThreeBond有限公司生产的"TB13卯F"用作底层涂料。另外，厌氧性粘结剂的施加量大5约为10mg，施加的底层涂料的量大约为lmg(在溶剂成分挥发之后，确定为模制产品的重量的增加)。测试件<1>然后从测试件<2>抽出，抽出的最大载荷认为是粘结强度。作为用于判断是否可以接受的标准，粘结强度比1000N高的测试件认为是可以接受的(良好)，而粘结强度为1000N或者更低的测试件，认为是不可以接受的(差)。io图9和10中，显示了对于每个样本产品和对比产品的评估项(0)到(5)的评估结果。如果外壳模拟测试件的线性膨胀系数与支架模拟测试件的线性膨胀系数的比率太小(低于0.5)，如对比产品1和2，不能够获得足够的粘结强度。另外，如果上述线性膨胀系数的比率太大(大于2)，15如对比产品3和4，也不能获得足够的粘结强度。另一方面，根据本发明的样本产品l至8在所有的方面均显示了优异的结果，包括粘结强度，抗磨损性(环和接触材料的磨损深度)，清洁度(离子的不溶解性)和静电去除能力(体积电阻率)。权利要求1.一种流体动力轴承装置，包括轴部件，支架和径向轴承部，该径向轴承部利用在径向轴承间隙内形成的流体膜在径向方向上可转动地支撑所述轴部件，以及粘结固定面，该粘结固定面粘结地固定到所述支架的内圆周表面，其中，将具有所述粘结固定面的部件的线性膨胀系数除以所述支架的线性膨胀系数所获得的值不低于0.5，且不高于2.0。2.如权利要求l所述的流体动力轴承装置，进一步包括轴承套，该10轴承套的内圆周表面在自身和所述轴部件的外圆周表面之间形成径向轴承间隙；和外壳，其中所述轴承套固定在所述外壳的内周上而粘结固定面形成在外壳的外周上。3.如权利要求1所述的流体动力轴承装置，进一步包括轴承件，该轴承件的内圆周表面在其自身和所述轴部件的外圆周表面之间形成径向轴承间隙，并且其中粘结固定面形成在其外圆周表面上。4.如权利要求l所述的流体动力轴承装置，其中，在具有粘结固定面的部件和所述支架之间的粘结固定中所使用的粘结剂是厌氧性粘结剂或者环氧基粘结剂。5.如权利要求1所述的流体动力轴承装置，其中，所述具有粘结固定20面的部件和所述支架中的一个或者两者由金属材料形成。6.如权利要求l所述的流体动力轴承装置，其中，所述具有粘结固定面的部件和所述支架中的一个或者两者由树脂合成物形成。7.如权利要求6所述的流体动力轴承装置，其中，聚苯硫醚(PPS)被包含在所述树脂合成物内，作为基础树脂。8.如权利要求6或7所述的流体动力轴承装置，其中，碳纤维被包含在所述树脂合成物内，作为填充物。9.如权利要求6或7所述的流体动力轴承装置，其中，无机化合物被包含在所述树脂合成物内，作为填充物。10.—种用于如权利要求6或7所述的流体动力轴承装置的外壳，其30中，该外壳是含有的Na的量为2000ppm或者更低的树脂合成物。11.一种用于如权利要求7所述的流体动力轴承装置的外壳，其中，聚苯硫醚(PPS)是线型的。12.—种用于如权利要求8所述的流体动力轴承装置的外壳，其中，所述碳纤维的拉拔强度或拉伸强度为3000MPa或者更高。13.—种用于如权利要求8所述的流体动力轴承装置的外壳，其中，所述碳纤维是PAN基的纤维。14.一种用于如权利要求8所述的流体动力轴承装置的外壳，其中，所述碳纤维的高径比为6.5或者更高。15.—种用于如权利要求8所述的流体动力轴承装置的外壳，其中，o碳纤维以不小于10vol.。/。且不大于35vol.%的量包含在树脂合成物中。16.—种用于如权利要求9所述的流体动力轴承装置的外壳，其中，所述无机化合物是硼酸铝须。17.—种电机，包括如权利要求1至16中任一项所述的流体动力轴承装置，定子线圈和转子磁铁，该转子磁铁在自身和定子线圈之间产生激励。全文摘要本发明提供了一种通过适当地控制粘结间隙以在具有粘结固定面的部件和支架之间具有增大的粘结强度的流体动力轴承装置。选择支架(6)和外壳(7)的材料，从而使得将固定到支架(6)的内围的外壳(7)的线性膨胀系数除以具有用于安装电机的定子线圈(4)的部分(6b)的支架(6)的线性膨胀系数所得到的值不小于0.5，且不大于2.0。形成在外壳(7)的外周上的粘结固定面(7e)利用厌氧性粘结剂或者环氧基粘结剂粘结固定到支架(6)的内圆周表面(6a)。文档编号F16C17/10GK101184928SQ200680018479公开日2008年5月21日申请日期2006年4月11日优先权日2005年5月24日发明者村上和丰,江上正树申请人:Ntn株式会社